JP2008520913A - 円錐形の受け座を有する流れ穿孔による金属板の固定 - Google Patents

Abstract

本発明は、薄い金属板に部品を組み付けるための流れ穿孔及びネジ切りに関する。金属板の１つの面から突出して、金属板（１０）と一体に形成された管状延伸部（１２）が設けられる。管状延伸部（１２）は、突出する端末側に、内径が一定の穴（１４）を有し、金属板（１０）側に、内径が金属板（１０）の方へ向けて増加する円錐形の受け座（１８）を有する。有利には底面が６角形である受け座（１８）を通して、荷重は管状延伸部（１２）に沿って伝達され、１．５ｍｍ以下の厚さを有する金属板に、取付用の穴が設けられた部品を、内径が一定の穴（１４）へ螺入するビスによって、標準的な締め付きトルクを適用して固定することができる。

Description

本発明は、薄い金属板に対する部品の組み付けの分野に関し、特に、金属板の穿孔の中へ螺入するネジによる、部品の固定に関する。

特に本発明は、流れ穿孔方法と、流れ穿孔方法を用いてプレス加工された金属板に関する。

自動車産業においては、薄い金属板への、部品の様々な組み付けが実行される。採用される組み付け方法の１つは、ナットによる締め付けである。例えば図１Ａに示すように、ある自動車のフードにおいては、組み付け穴２を有するフードのヒンジ１を、ヒンジ支持体３へ固定する必要がある。ヒンジ支持体３の厚さは、約１．２ｍｍで、例えば「ＸＥＳ」型の金属板から作られる。ヒンジ支持体３に穿孔４が設けられ、ヒンジ１とヒンジ支持体３は、Ｍ６型のビス５を介して、ナット６によって取り付けられる。ナット６は、締め付けトルク１５Ｎ／ｍで、ヒンジ支持体３に対して締め付けられる。

ビス５とナット６を使用する組み立ては、信頼性のある取り付け方法であるが、次のような問題がある。すなわち、ナット６が所定の場所へ締め付けられるとしても溶接されるとしても、ナット６による取り付けは、操作が困難で、高コストを要し、ナット自身のコストもこれに付加される。

排気管の円筒形の金属板へセンサを取り付けるための方法が開発されており、例えばＦＲ−Ａ−２ ７６２ ０４５に記載されている。この方法においては、図１Ｂに示すように、金属板に流れ穿孔を設け、流れ穿孔によって形成されたブッシュを、ビスによる固定に利用することが提案されている。

しかしながら、この技術は、図１Ｂに示すような問題を有する。すなわち、厚さが１．５ｍｍより小さい薄い金属板７の場合で、固定用の開口の直径がビス５の直径に比して極めて大きい部品１への組み付けの場合の例においては、流れ穿孔延伸部（ブッシュ）８の中へビス５をねじ込むときに、流れ穿孔延伸部の変形９が生じ、この変形は、通常の締め付けトルクにおいて、しばしば破断点にまで達する。ところで、自動車の内部における締め付けトルクは、安全上のリスクをもたらすことなしには、単純に任意に減少することはできず、また使用される金属板の厚さは、重量と、信頼性とコストとの観点から最適化されている。
ＦＲ−Ａ−２ ７６２ ０４５

本発明は、従来技術における問題を解消することによって、部品の取り付けのために流れ穿孔方法を使用すること可能にすることを目的とする。

一般的に、本発明による組み立ては、金属板が薄いときにも、金属板のプレス加工を採用する。

本発明の１つの観点においては、本発明は、金属板に、組み付けのための管状延伸部を形成する流れ穿孔方法に関し、この管状延伸部は、円錐形の受け座を有する。金属板と、望ましくはネジが切られた穴との間に介在するこの受け座によって、組み付けの際に荷重が分散され、管状延伸部は変形することも破壊することもない。したがって、１．５ｍｍ以下の厚さの金属板の場合においても、通常の締め付けトルクによってネジを締め付けることが可能である。

本発明の他の１つの観点においては、本発明は、このように流れ穿孔され、同じくこのようにして形成された管状延伸部によって、部品を例えばビス留めによって組みつけることが可能な、金属板に関する。

本発明による金属板は、２つの部分からなる管状延伸部を有する。管状延伸部を通り抜ける穴は、金属板に近い管状延伸部の部分において、外側へ向かって徐々に減少する内接円を有し、金属板から離れた管状延伸部の部分の穴の直径は一定である。この金属板から離れた部分の内部にネジを切ると有利である。

望ましい実施の形態によれば、金属板に形成される穴の断面は、６角形状である。

金属板は１．５ｍｍ以下であることができ、特に、この金属板は、本発明による４つの流れ穿孔が設けられた、自動車のフードのヒンジ支持体である。

この金属板は、ネジ穴と係合するビスを用いて、例えば自動車のフードに組みつけられる。

本発明の特徴及び利点は、以下の詳細な説明を、非限定的な例として示された添付図面を参照して読むことによって明らかとなるであろう。これらの図面において、先に説明した図１Ａは、従来技術によるフードとヒンジとの組み付け部を示し、同じく先に説明した図１Ｂは、従来技術によるフードとヒンジとの組み付け部のための流れ穿孔部を示す。

図２Ａ、図２Ｂは、本発明の望ましい実施の形態による組み付け部を示す。

以下の説明は、先に説明した従来技術と同じ例、すなわち、締め付けトルク１５Ｎ／ｍで、Ｍ６型のビス５を締め付けることによる、自動車の車体の金属板パネルへの部品の固定に関する。特に、図２Ａにおいて、フードのヒンジ１を、「ＸＥ ３２０Ｄ」型の金属板からなる、厚さが１．２ｍｍの、ヒンジ支持体である金属板１０へ取り付ける必要がある。通常は、４つの取り付け点が用いられる。しかしながら、実際の適用は、特に、ビス５の直径、締め付けトルク、または金属板１０の材料に関して、様々に変更することができることは勿論である。

組み付けの前に、金属板１０に、本発明による流れ穿孔を施す。

流れ穿孔は、例えば、炭化タングステンからなる工具を用いて、約１０００〜５０００ｒｐｍの回転速度と、局部的な温度上昇が壁の材料の溶融をもたらす貫入速度で、金属板の壁に穿孔することからなる。材料の塑性のために、壁の材料は、工具が徐々に前進するにつれて、工具の周りに押し広げられる。このようにして、金属板１０の１つの面から突出する管状延伸部１２が形成される。管状延伸部の長さと末端における穴１４の内径（第１の直径）ｄ１は調整可能である。特に、穴１４は、ねじ留めのためにネジ立てすることができる。

図示したような組み付けの場合には、金属板１０に組み付けられる部品（フードのヒンジ）１の組み付け穴２のサイズは、使用されるビス５の直径、すなわち管状延伸部１２の末端における穴１４の内径ｄ１よりも、はるかに大きい。

管状延伸部１２の壁に沿って荷重を分散させるために、管状延伸部１２は２つの部分からなる。管状延伸部１２の第１部分１６、すなわち外側または末端部は、従来技術における流れ穿孔延伸部８（図１Ｂ）と類似であり、穴１４は概ね一定の内径ｄ１を有する。第１部分１６は、例えば、材料を削ることなく、管状延伸部１２の第１部分１６を変形させる技術を用いて、有利にネジ切りすることができる。

管状延伸部１２の第２部分１８は、受け座を形成し、金属板１０の本体部分を構成する「非変形部」と、金属板１０の一部である第１部分１６との間に含まれる。第２部分１８は、全体に円錐状をなす。特に、管状延伸部１２の内部の穴１４は、第２部分１８において円錐状をなす。すなわち、穴１４の内接円２０は、金属板１０と、第１部分１６と第２部分１８の会合点２２との間で、有利には連続的に減少する直径を有する。

金属板１０側における穴１４は、任意の全体形状を有することができる。特に、この穴は、通常と同様に、管状延伸部１２の第１部分１６と同じ軸上に中心を有する円形であることができる。

望ましい実施の形態によれば、図２Ｂに示すように、金属板１０の面において６角形２４の形状をなす。例えば、６角形２４の各辺の長さは、直径（第２の直径）ｄ２が１２ｍｍの円２０に内接するように４ｍｍであり、ネジ穴の先端の最終的な内径ｄ１は８ｍｍであり、長さが５ｍｍの受け座（第２部分）１８に対する第１部分１６の高さは、５ｍｍである。これらの寸法には、誤差に対する余裕を含む必要があり、実際には７ｍｍ≦ｄ１≦９ｍｍである。

このような外形は、寸法、例えば長さが、必要な工程の数に適応化された工具を使用して、様々なプレス工程によって得ることができる。例として、様々なプレス工程は、ボール（ｂｏｕｌａｇｅ）工程として知られる従来の第１のプレス工程に引き続いて実施することができる。

本発明による金属板１０は、自動車のあらゆる部品、特に厚さが１．５ｍｍ以下の部品に使用することができ、締め付けトルクは、通常の締め付けトルクまたはそれ以上であってもよい。したがって、本発明によれば、この薄い金属板に、底面が６角形の円錐形の受け座を有する流れ穿孔による、部品の固定を実施することが可能である。

Claims (10)

1. 金属板（１０）の１つの面から突出し、上記金属板（１０）と一体に形成された管状延伸部（１２）を含み、上記管状延伸部（１２）は、突出する端末側に内径が第１の直径（ｄ１）である穴（１４）を有し、上記金属板（１０）側の端部に直径が第２の直径（ｄ２）である内接円（２０）を含む金属板において、上記管状延伸部（１２）は、第１部分（１６）と第２部分（１８）とを含み、上記第１部分（１６）の上記穴（１４）の内径は一定で上記第１の直径（ｄ１）に等しく、円錐形の受け座である上記第２部分（１８）の上記穴（１４）の内接円の直径は、上記第１の直径（ｄ１）から上記第２の直径（ｄ２）まで増加することを特徴とする、金属板。
2. 上記管状延伸部（１２）の箇所において、１．５ｍｍ以下の厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の金属板。
3. 上記穴（１４）の、上記金属板（１０）側の上記端部における形状は、６角形（２４）状であることを特徴とする、請求項１または２に記載の金属板。
4. 上記第１の直径（ｄ１）は、７ｍｍ〜９ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の金属板。
5. 上記管状延伸部（１２）の上記第１部分（１６）の中に、ネジが切られることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の金属板。
6. 請求項５に記載の上記金属板（１０）と、直径が上記第１の直径（ｄ１）である上記ネジと係合する、ビス（５）を含むことを特徴とする、組立体。
7. 上記金属板（１０）はヒンジ支持体であり、更にフードのヒンジ（１）を含み、上記ビス（５）は、上記フードの上記ヒンジ（１）を、上記ヒンジ支持体の上記管状延伸部（１２）と反対側へ連結することを特徴とする、請求項６に記載の組立体。
8. 金属板（１０）の流れ穿孔方法において、上記流れ穿孔によって作られた管状延伸部（１２）が、上記金属板（１０）の近くの円錐形の受け座（１８）と、穴（１４）の直径（ｄ１）が一定である外側部分（１６）とを含むことを特徴とする、金属板の流れ穿孔方法。
9. 上記外側部分（１６）の中に、ネジを切る工程を含むことを特徴とする、請求項８に記載の金属板の流れ穿孔方法。
10. 請求項８または９に記載の金属板の流れ穿孔方法による工程と、ネジ（５）による固定とを含むことを特徴とする、フードのヒンジ（１）の上記金属板（１０）への組み付け方法。

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